全維度智能變電站設備狀態(tài)檢測關鍵技術研究

張浩

（南京國聯(lián)電力工程設計有限公司 江蘇南京 210000）

0 引言

近年來隨著電子信息技術的飛速發(fā)展，中國電網(wǎng)的結(jié)構也呈現(xiàn)了較為明顯的變化，從傳統(tǒng)的集中控制電網(wǎng)設備逐漸向電子化、智能化發(fā)展，這也就是今年來業(yè)界不斷倡導的“智能電網(wǎng)”，它是21世紀以來的信息技術發(fā)展的集合，是現(xiàn)代化、智能化電網(wǎng)的趨勢和基礎，包括高效能的電力轉(zhuǎn)化、流暢的通信設備等一系列設備。而在一系列的變革之中，變電站設備作為電網(wǎng)的核心，也引入了更加電子、更加高效、智能、綠色的發(fā)展模式，為了保障智能變電站設備的穩(wěn)定運行，技術人員開始利用RFID以及無線傳感器網(wǎng)絡對變電站設備運行的數(shù)據(jù)進行采集再通過大數(shù)據(jù)系統(tǒng)和設備進行數(shù)據(jù)分析，以此來達到對智能變電站設備的狀態(tài)檢測，本文現(xiàn)詳細論述如下。

1 智能變電站分析

在中國現(xiàn)代化進程中，智能變電站設備狀態(tài)檢測是電網(wǎng)系統(tǒng)智能化、現(xiàn)代化、信息化的重要一步和關鍵一環(huán)，從定義而言，智能變電站設備擁有統(tǒng)一的支撐平臺和信息建模來保證運轉(zhuǎn)的高效；用智能的高級應用來保障電子化的數(shù)據(jù)收集、分析與處理；有現(xiàn)代化的無線信息網(wǎng)絡來保障數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定。在智能變電站設備不斷發(fā)展的過程中，加強全維度智能變電站設備狀態(tài)檢測的數(shù)據(jù)收集能力、分析能力、無線網(wǎng)絡技術傳輸能力是重中之重，對此本文將進行分析與研究。

2 智能變電站設備的數(shù)據(jù)信息采集

在智能變電站的數(shù)據(jù)信息采集方面，本文認為采集方式可以從人工采集向電子化采集轉(zhuǎn)變，通過引入物聯(lián)網(wǎng)技術和無線通信技術來實時傳輸變電站的數(shù)據(jù)信息，其具體方案如下：利用電子信息技術建構智能變電站的全維度數(shù)據(jù)架構體系。為了更精準的掌握智能變電站設備的數(shù)據(jù)變化和狀態(tài)，該數(shù)據(jù)架構體系需要獲取變電站設備本身的運行情況、設備參數(shù)以及維修人員、技術人員進行維修、巡檢、運行的各個數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)阶冸娬驹O備狀態(tài)檢測系統(tǒng)當中，便于技術人員掌握智能變電站的運行狀態(tài)，加強智能變電站設備的交互性與實用性[1]。

為了加強對智能變電站設備運行狀態(tài)的體系化檢測、智能化檢測和電子化檢測，本文將上文所述的全維度檢控體系分為采集數(shù)據(jù)信息、數(shù)據(jù)信息傳輸、數(shù)據(jù)信息分析以及數(shù)據(jù)信息監(jiān)控四個板塊。采集數(shù)據(jù)信息的板塊主要是利用傳感器收集溫度、濕度、特殊開關信號、滲水、設備狀況等信息，再通過ZigBee協(xié)議將采集到的智能變電站所有狀態(tài)信息上傳到交互機，完成數(shù)據(jù)信息采集和傳輸?shù)那鞍氩糠諿2]。當信息傳輸?shù)浇换C后，系統(tǒng)會利用互聯(lián)網(wǎng)將變電站的所有信息上傳到監(jiān)測平臺，完成數(shù)據(jù)信息的傳輸，再通過大數(shù)據(jù)技術以及互聯(lián)網(wǎng)對智能變電站設備的信息進行分析和檢測，為了更精準的模擬變電站設備的運行情況，數(shù)據(jù)信息分析和監(jiān)控板塊還需要結(jié)合變電站設備所處的真實環(huán)境，滿足全部融合條件并創(chuàng)設真實的環(huán)境，以此來達到真實、有效的數(shù)據(jù)信息監(jiān)測和狀態(tài)分析。

除此之外，同無線傳輸網(wǎng)絡連接的智能變電站設備狀態(tài)檢測體系還能夠更加高效、快速的完成信息獲取與交換，其運行速率相較于傳統(tǒng)的電網(wǎng)狀態(tài)檢測方式有了極大的提升，對此本文從效能、節(jié)能以及速度三方面進行了統(tǒng)計分析。

3 全維度智能變電站設備狀態(tài)檢測體系

智能變電站設備的數(shù)據(jù)信息采集系統(tǒng)是整個變電站設備狀態(tài)檢測的核心，而為了保障智能變電站體系能夠順利架構并運行，還需要設計人員保障信息收集與信息分析之間的傳輸以及通信網(wǎng)絡等多重保障，對此本文分析如下：

（1）傳輸網(wǎng)絡技術分析。在智能變電站體系中，傳輸網(wǎng)絡是整個體系能夠順利運行的關鍵之一，它的運行同中國不斷發(fā)展的通訊技術密不可分。在此，本文認為想要保障數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡的順利、流暢運行，需要在全維度智能變電站設備狀態(tài)檢測體系中建立統(tǒng)一的、系統(tǒng)化的通信協(xié)議，通過建立一種非結(jié)構化通信協(xié)議，為數(shù)據(jù)傳輸格式、數(shù)據(jù)編碼和傳輸規(guī)則提供通信方式，以實現(xiàn)不同方式之間方便、高效的互連感知網(wǎng)絡層各種型號和制造商的終端[3]。而在中國不斷發(fā)展的網(wǎng)絡信息技術中，這項關鍵技術得到了飛快的發(fā)展，能夠達到本體系所需要的運行暢快、簡單且完整的要求。

（2）通信網(wǎng)絡技術分析。在智能變電站狀態(tài)檢測體系中，通信網(wǎng)絡技術主要是用來支持傳感器之間的通信順暢，包括物理性的連接架構、邏輯連接示例以及網(wǎng)絡共享所有權等內(nèi)容，智能變電站體系中的傳感器能夠感知并收集捕捉到變電站設備的各種數(shù)據(jù)信息，如變電站設備運行過程中產(chǎn)生的噪聲、輻射、運行溫度以及振動等，這些物理性的數(shù)據(jù)信息想要傳輸?shù)綑z測系統(tǒng)中，離不開通信網(wǎng)絡技術。而在一些城市地區(qū)，人口密集、人流量大，想要為每一個變電站設備都配備數(shù)據(jù)線式的通信網(wǎng)絡顯然是不現(xiàn)實的，因此本文所探討的通信網(wǎng)絡技術分析主要是指無線網(wǎng)絡。同傳統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡相比，無線傳輸能夠覆蓋更廣的范圍、占地面積更小、更加智能化、更加及時，是電力系統(tǒng)以及全維度智能變電站設備狀態(tài)檢測體系實現(xiàn)自動化和電子化的關鍵技術之一，不僅符合中國城市化的需求，更體現(xiàn)了無線通訊網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展，因此本文在此處進行重點分析。

（3）智能變電站狀態(tài)檢測網(wǎng)絡設計的原則分析。在分析過全維度智能變電站設備狀態(tài)檢測體系的傳輸網(wǎng)絡技術和通訊網(wǎng)絡技術后，該體系還有一個十分重要內(nèi)容需要分析討論：網(wǎng)絡設計原則的問題。為了保障智能變電站狀態(tài)檢測體系的運行穩(wěn)定和高效，需要提升該體系內(nèi)部的可靠性，如拓撲、QoS這些常規(guī)的可靠性因素。而這些可靠性因素的穩(wěn)定運行離不開網(wǎng)絡的服務提供商，不同提供商提供的網(wǎng)絡方法不同，也由此引出了可靠性不穩(wěn)定的問題。在智能電網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展早期，技術研究人員根據(jù)應用程序端點的位置設定網(wǎng)絡拓撲的選擇主要是樹結(jié)構，變電站路由器處在聚合的一個最可識別的位置，來自多個（較小）變電站的交通在另一個（大）變電站匯總，利用儀表技術，計量流量在變電站的儀表集中器處聚合，最后直接連接到核心網(wǎng)絡[4]。這種早期電網(wǎng)的拓撲以圖表的方式顯示便是迭代設計拓撲網(wǎng)絡結(jié)構。在該結(jié)構下，運行所需要的網(wǎng)絡較大，其運行的損耗也更大，并不適合現(xiàn)代電網(wǎng)的發(fā)展方向。對此，本文認為可以從空間幾何中尋找更加優(yōu)化的方法，通過將原本平行的流程轉(zhuǎn)變?yōu)榭臻g的、三維的來加大控制面和控制力度，提升運行的穩(wěn)定性和可靠性。

4 結(jié)束語

隨著中國網(wǎng)絡信息技術的不斷發(fā)展，中國的電網(wǎng)系統(tǒng)也得到了相應的升級和優(yōu)化。而變電站作為電網(wǎng)系統(tǒng)的核心，也應當?shù)玫较鄳纳墸瑢Υ耍疚膹娜S度智能變電站設備狀態(tài)檢測體系出發(fā)，從體系架構上分析了該檢測體系的模型和數(shù)據(jù)采集，并對關鍵的傳輸網(wǎng)絡技術和通信網(wǎng)絡技術進行分析，保障檢測體系的順利運行。